專利名稱：具有抑制故障存儲單元漏電流冗余功能的半導體存儲器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關包括冗余電路的半導體及其操作方法。
隨著半導體存儲器，特別是動態(tài)RAM(DRAM)集成密度的增加，在閑置操作周期，消耗的功率也相應地增加了。特別在DRAM中，甚至閑置狀態(tài)期間，它都要用重寫/重讀存儲數(shù)據來保持存儲信息，這樣，在原理上，在減少消耗功率上有一定的限制。
在使用許多DRAM的系統(tǒng)中，有一個臨界狀態(tài)完成閑置狀態(tài)期間的消耗功率。
集成密度的增加，也使出現(xiàn)有故障存儲單元的機會增加了。
為了補償由于這些有故障存儲單元產生的錯誤，使用所謂的冗余信息電路，在出現(xiàn)故障存儲單元的一列存儲單元上，由一個輔助的一列存儲單元替換。
由于這些替換的功效，可以平穩(wěn)地執(zhí)行讀/寫存儲單元數(shù)據的基本操作。但是，甚至在相關的故障被冗余信息電路修理好時，故障部分的漏泄電流路徑仍然存在，這意味著，在DRAM閑置狀態(tài)的消耗能量進一步增加了。
參照

圖18所示的傳統(tǒng)DRAM結構，將詳細描述上面的情況。
首先，簡要地描述每個組成部分的操作。
在一個Y地址比較器電路38中，在上一次測試中，檢測的包括故障位的地址被存儲在永久存儲器中，如保險絲電路中。
例如當外部應用地址信號40與上面包括故障位標識的地址相匹配時，列選擇線驅動電路34被導通，一個列選擇線(下文標為“CS線”)24被上拉到高電位(邏輯高)。
通過一個位線對組單元102的I/O門19(對應在位線對組單元100中I/O門18)，一對位線BL3，/BL3被連接到數(shù)據輸入/輸出線20。
位線對BL3/BL3的電位差根據連接到存儲器單元的存儲信息，由讀出放大器17放大，并且由未表示的字線信號選擇。
通過上面的操作，可以從外部讀出存儲單元的信息。
如果在位線BL1和地電位間，有一個短路部分200，就不能從連接到那個位線的存儲單元讀/寫數(shù)據。
在這種情況下，有故障的位線用輔助位線替換。通常這種替換不是在位線單元，而是，在由CS線連門位線對組的單元被執(zhí)行。
更準確地說，對應故障位線BL1屬于的位線對組單元100，CS線22的地址在一個Y地址比較電路38中，被重新編程。
外部應用地址40，通過Y地址比較器電路38，與這個編程故障地址相比較。當兩個值互相匹配時，導通備用列解碼器的一個信號(SE信號)，被用到CS線驅動電路36，通過由備用位線組成的位線對組單元104，選擇一個備用BL1和一個備用BL1線。
同時，一個沒導通分配給故障位線的BL1的CS線的信號(NE1)信號被用到CS線驅動電路32。
這樣，執(zhí)行對故障位的替換，在存儲器單元的基本操作中，是沒問題的。
但是，例如，在美國專利號4,663,584中所揭示的，根據存儲單元的數(shù)據，位線對被預先充電到，在讀出放大器16的放大操作之前，由位線電位產生電路(沒有表示)供給電位VBL的電平。這里，電位VBL被置為1/2VCC，VCC是從電源2分到的電位。
VBL的值沒被限制為1/2VCC，它可以置為任意圖。
連接到電源2的第一個電源線S2P把偏壓加到開關晶體管10和加到讀出放大器，一個通過開關晶體管12和加到讀出放大器，連接的第二電源線S2N，也被作為位線對預充電。每個第一和第二電源線S2P和S2N通常參考下文中門線S2。
因此，由于短路部分200的存在，產生了第一個泄漏電流路徑202和第二個泄漏電流路徑204，在第一個泄漏電流路徑202中，經過把位線對BL1和/BL1共同耦合到電位BL位線均衡電路14，從位線電位生成電路的電位供應線來的電流，通過位線BL1泄漏。在第二個泄漏電流路徑204中，從通常把S2耦合到電位VBL的S2線均衡電路4來的電流，通過線S1，讀出的的放大器16，和位線BL1泄漏。
結果，出現(xiàn)了存儲單元閑置電流增大。
這里還有另一個缺點，由于電位VBL變得比設計值降低，對應VBL的操作容限明顯地減少了。
根據圖19的時間圖表，將做下述描述。
在時間t0，所有的位線對將被預充電到電位VBL的電平。但是，由于泄漏電流分配給故障位的位線對BL1/BL1對的電位此電位VBL(＝1/2VCC)低。
由于泄漏電流讀出放大器的線S2也比預充電電壓VBL低，注意到了線S2的電位的減少影響所有連接到線S2讀出放大器操作。
隨著在時刻t2將線地址選通信號/RAS從高電位轉換成低電平，在時刻t3，內部信號BLEQ，從高電位拉到低電位平，位線對被電絕緣。
同樣地，S2線均衡電路8被關閉，一對線S2被電絕緣。
然后，在時刻t5，對應于信號/SOP和SON，開關晶體管10和12被打開，讀出放大器16被導通。
結果，根據相應選擇的存儲單元儲存的信息一對位線BL1，/BL1和一對備用線BL1和/BL1具有一個驅動到電平VCC的電位和另一個驅動到地電平的電位。
在時刻t8，從低電平把信號NED和SE轉換到高電平，CS1線22保持它的非導通態(tài)，備用CS線26被導通。結果，數(shù)據被供給數(shù)據輸入/輸出線(I/O線20)。
在時刻t12，信號/RAS從低電位被驅動到高電位。在時刻t13信號BLEQ從低電平驅動到高電平。
同時，讀出放大器由信號/SOP和SON，達到非導通態(tài)。對應信號BLEQ，位線對被再次預充電到電平VBL。但是，位線對BL1，/BL1的電位被泄漏電流降低。線S2的電位也被減少。
這樣，由于泄漏電流，在讀出放大器導通前，線S2的電位小于VBL(＝1/2VCC)。近年來，隨著存儲器容量的增加，VBL容限的減少已經產生了一系列的問題。
由于存儲容量的增加和器件尺寸的微型化，從可靠性的觀點，要求減少供電電壓。因此，由于電壓減少引起的VBL容限電壓降低，更加劇了通過泄漏電流路徑的VBL的減少。
傳統(tǒng)的半導體存儲器件具有由于故障部分的泄漏電流，存儲單元部分的實際閑置電流增加，對應電位VBL的操作容限降低。
本發(fā)明的目的是提供一種可以在閑置(stand-by)期間，具有減少的功率消耗的半導體存儲器件及其操作方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供了這樣一種半導體存儲器件，在這個器件中，可以防止讀出放大器的位線和S2線的電位差在預充電的時間內，由有故障存儲單元部分引起的降低。
根據本發(fā)明，半導體存儲器件包括許多的存儲單元列或存儲單元行，以一定數(shù)目表示一個單元，來讀出/寫入存儲信息的存儲單元的存儲單元陣列。在半導體存儲器中，在存儲單元陣列中的許多的讀/寫單元形成一個固有的單元陣列，并且至少讀/寫單元之一形成備用存儲單元陣列，當在固有的存儲陣列中，有故障的存儲單元，讀/寫單元之一替換相關的讀/寫單元。這個半導體存儲器件包括一個第一電源，一個第二電源，許多的位線，許多的讀出放大器，一個第三電源，許多的電源的互連，許多的第一開關電路，和許多第二開關電路。
第一個電源，根據存儲信息的第一個邏輯電平，提供第一個電位。第二電源，根據存儲信息的第二個邏輯電平，提供第二個電位。
許多位線的每一個被連接到至少一個存儲單元。許多的讀出放大器的每一個根據存儲單元的存儲信息被連接到一個位線，并且提供第一個或第二個電位。讀出放大器包括使用第一個電位的第一電源輸入引線，和使用第二個電位的第二電源輸入引線。第三電源提供第三個電位。許多的電源的互連把第三個電位提供給存儲單元陣列的每個讀/寫單元。許多的第一個開關電路，響應外部控制信號，這個信號用于打開/關閉把每個位線和每個第一和第二個讀出放大器的電源輸入引線連接到從許多電源互連到第三個電位。許多的第二個開關電路可以把許多電源的用永久的方法互連到相應許多讀/寫單元。
根據本發(fā)明的另一個觀點，半導體存儲器件包括用存儲單元列或行的固定數(shù)值作為單元1執(zhí)行讀出和寫入的許多存儲單元的存儲單元陣列，許多的讀/寫單元形成存儲單元陣列的固有的存儲單元，至少，當在固有的存儲單元中，存在有故障存儲單元，讀/寫單元之一形成替換上述存儲單元陣列之外相關的讀/寫單元的備用存儲單元。這個半導體存儲器件包括第一電源，第二電源，一對互連，一個第一開關電路和一個第二開關電路。
第一電源根據第一個存儲信息的邏輯電平，提供第一電位。第二電源根據第二個存儲信息的邏輯電平，提供第二個電位。在存儲單元列或存儲單元行，至少存在一對互連。在存儲信息讀/寫操作初始化之前，互連對以處于第一個和第二個電位之間的第三個電位的形成，并且，可以被用電連接到存儲單元。根據每個互連對，提供第一個開關電路，這個電路響應一個外部控制信息，它用于在互連對的一個互連被置為第一個電位的電平和另一個被置為第二個電位的第一個狀態(tài)，和一對互連被置為電漂浮狀態(tài)的第二個狀態(tài)之間的交換。
第二個開關電路被提供給每對內部連接，來打開/關閉互連對之間的連接。
本發(fā)明的主要的優(yōu)點是抑制在閑置狀態(tài)期間電流增加，甚至當由于切斷存儲單元列或存儲單元行的讀/寫單元連接，從由第二開關電路提供第三個電位的電源互連產生泄漏電流，存在一個有故障的存儲單元時，在閑置狀態(tài)期間，本發(fā)明可抑制電流增長。其他優(yōu)點如下所述。
當一個互連達到第一個電位的電平并且另一個達到第二個電位的電平時，至少存儲單元列或存儲單元行的讀/寫單元的這一對互連達到電漂浮狀態(tài)。
當這對互連仍然處于電漂浮狀態(tài)時，它們由有兩個互連通過第二個開關裝置相連接，驅動到第三個電位。因此，不需要產生第三個電位的源。另外，沒有從第三個電位電源的有故障存儲單元的短路部分泄漏的電流。因此，可以抑制在閑置期間增加的功率消耗。
本發(fā)明前面的所述及其目的，特點，觀點和優(yōu)點將通過參照附圖，對本發(fā)明的下列的詳細描述更加明顯地顯現(xiàn)出來。
圖的簡要描述圖1是以圖解的形式表示本發(fā)明的第一個實例的框圖。
圖2是描述第一個實施例操作的時間圖。
圖3是以圖解的形式表示了本發(fā)明的第二個實施例的框圖。
圖4是表示本發(fā)明的第二個實施例操作的時間圖。
圖5是以圖解形式表示本發(fā)明的第三個實施例的框圖。
圖6是表示第三個實施例操作的時間圖。
圖7、8是分別表示的本發(fā)明的第四個實施例和第五個實施例的圖解框圖。
圖9表示的是本發(fā)明第五個實施例操作時間圖。
圖10表示的是本發(fā)明第六個實施例的圖解框圖。
圖11表示的是本發(fā)明第六個實施例操作的時間圖。
圖12表示的是本發(fā)明第七個實施例操作的時間圖。
圖13表示的是本發(fā)明第八個實施例的圖解框圖。
圖14和圖15分別表示了本發(fā)明第八個實施例和第九個實施例的操作的時間圖。
圖16表示的是本發(fā)明的第十個實施例的電路圖。
圖17表示的是本發(fā)明第十個實施例的操作時間圖。
圖18表示的是傳統(tǒng)的動態(tài)半導體存儲器件的圖解框圖。
圖19表示的是傳統(tǒng)的動態(tài)半導體存儲器件的操作的時間圖。
選擇用實施例的描述。
圖1是根據本發(fā)明的第一個實施例，一個DRAM的主要部分的圖解框圖。
在圖中，與圖18相同的引用符號表示相同的成份。
第一個實施例與傳統(tǒng)的DRAM的區(qū)別在于，對每一個位線對組單元；為位線提供預充電電位VBL的電源供應VBL2，…VBLS和讀出放大器的線S2平行于線CS排列。
這些預充電電位電源線和相應的存儲單元陣列單元，通過獨立的永久開關裝置，例如，熔絲元件。
當存在故障時，就產生替換的由每個位線對組單元100，102，104將線S2隔離。在每個線S2上都提供有一個用于打開/關閉在S2線對之間連接的S2線均衡銜電路S2-EQ。
當在位線對組單元100中，連接到位線BI1的存儲單元上有短路部分200時，熔絲元件就會被熔斷。
結果，對照前面，甚至在替換了包括有故障的位線對組單元之后，第一個和第二個泄漏電流路徑仍然存在的情況，這兩個泄漏電流都被切斷了，以便在本結構中無泄漏電流。
這樣，可以防止替換之后，由于故障位造成的閑置電流的增加。
圖2是表示第一個實施例操作的時間圖。基本操作與傳統(tǒng)的相似。甚至在對故障位連接的位線BL1，/BL1中，執(zhí)行讀出操作。因此，它們間的電位被放大了。
因為在位線BL1和地之間有泄漏電流，位線BL1和位線/BL1被分別放大到低電平的高電平。
因為這個位線對用備用的備用BL1和空間/BL1的位線對替換，基本操作是不受影響。
對應于信號BLEQ從低電平到高電平的轉換，在時刻t9，位線BL1和/BL1達到1/2VCC的電平。但是，由于泄漏電流，位線對的電壓電平被逐漸降低。在時刻t10，電位達到了足夠低的電平的恒定值。
因為熔線單件28被熔斷之后，無泄漏電流產生。
在傳統(tǒng)的冗余信息電路中，甚至如果有故障的位線對組單元被修復，在閑置期間，可能獲得改善電流增長。
在本實施例中，在替換單元中線S2被隔離，并且用熔絲元件切斷位線和線S2與泄漏電流路徑的預充電源的互連。因此，上述的問題可以得到緩解。
在圖1的第一個實施例中，根據相應的位線對組單元，僅在預充電的電源的互連提供熔絲元件。
根據一個備用位線對組單元104，也通過提供電源互連的熔絲元件，可以調節(jié)由于備用存儲單元的故障位造成的備用電流增加的問題。
圖3表示的是本發(fā)明的第二實施例，DRAM的成份的圖解框圖。在第一個實施例中，由于出放大器的線S2的隔離引起的線S2的電容的減少，使讀出放大器的鎖存能力的下降。
當線C3被導通把位線數(shù)據轉換到I/O線上時，有被轉換到讀出放大器的I/O線的初始電位電平的可能性，來破壞由讀出放大器鎖存的數(shù)據，I/O線連到位線。
在第二個實施例中，連接I/O線和位線的I/O的組成直接讀出放大器電路50如下所示。
直接讀出放大器電路50，線CS被共同連接到具有接地源的一對第一N信道MOSEFT門。一對具有連接到一對第一N信道MOSEFT源的第二個N信道MOSEF。具有連接到位線對的門和連接到I/O線的門。
因此，I/O線的電位不是傳送到位線。
特別指出的是，甚至當線S2被隔離和讀出放大器鎖存容量下降時，也可以防止由I/O線初始電位引起的讀出放大器邊的數(shù)據損壞。
在一對第一N信道MOSEF具有連接到位線對的柵極和一對第二N信道MOSEFT具有連接到CS的柵極的結構中，可以獲得同樣的效果。
參照圖4的時間圖，將描述上述操作。
在下列描述中，假設I/O線的電位被預充電到高電位。
對應在時刻t1，信號/SOP和SON的導通，讀出放大器被導通，根據在選擇存儲單元中，存儲信息，放大位線對BLn，/BLn的電位差。
在時刻t4，當線CSn從低電平到高電平的轉換開始時，也開始更改I/O線的電位。
在通常的I/O門(對應圖1的門18)，由于I/O門的起始電位，達到L電平的位線電位顯示如圖4中的點線所示的傳送。如果這個傳送太大，數(shù)據將被破壞。
在本實施例的直接讀出放大器電路50中，連接著達到H電平位線的I/O線的電位電平被拉下到L電平。但是，因為位線沒有直接耦合到I/O線，通過I/O線的電平，幾乎沒有位線電位的變化。
根據本發(fā)明的第三個實施例，圖5是表示DRAM成份的圖解框圖。
第三個實施例的DRAM與第二個實施例的DRAM存在如下四點區(qū)別第一，對于每個位線對組單元，線S2是沒有被隔離。
第二，存儲單元側的位線可以從讀出放大器側的位線被它們之間的轉換門60隔離。
第三，在提供存儲單元的位線對側，提供一個均衡電路14。對每個位線對組單元和包括熔絲元件，由預充電電源提供VBLn互連，向這個電路提供預充電電位。
第四，在提供讀出放大器的位線側，提供均衡電路62。在共有的每個位線對組單元中連接到由主預充電電源互連，向均衡電路62和位線S2提供預充電電位。
參照圖6的時間圖，下文將描述這個操作。
在時刻t0，信號BL1達到低電平，傳輸門60被關閉。
因此，為讀出放大器的線S2和位線均衡電路62提供充電電位的互連，與存儲單元提供的位線對的那一邊隔離。
在時刻t2，信號BL1從低電平被拉起到高電平，傳輸門60被打開。位線均衡信號BLEQ從高電平被驅動到低電平，對位線和線S2的預充電電位供應被切斷。
然后，讀出放大器執(zhí)行一個一般的操作，讀出一個信號。在時刻t9，信號BL1達到低電平，傳輸門60被關上。
在這種狀態(tài)下，由均衡電路14執(zhí)行為存儲器單元側預充電的位線對操作。
同時，由均衡電路62執(zhí)行為讀出放大器提供的位線對充電的操作。
在預充電操作期間，主預充電電源互連從有故障存儲單元部分200隔離出來。
因此，泄漏電流的路徑被切斷，以抑制閑置電流的增加。
通過熔斷熔絲元件28，預定電電源4可以從有故障存儲單元部分200隔離出來。
因為在本實施例中，讀出放大器的線S2設有被隔離，消除了第一個實施例迂到讀出放大器的鎖存能力減少的問題。
根據第四個實施例，圖7是表示DRAM的成份的圖解框圖。
與第一個實施例在結構上的區(qū)別是去除了預充電電源4以及預充電電源的互連VBL1，VBL2，…，VBLS被置為電漂浮狀態(tài)。其原因將在下文中描述。
在這種情況下，由于讀出放大器的線S2的隔離，存在第一個實施例中的鎖存能力減少的可能性。
為了改進這個問題，在如圖8所示的第五個實施例的DRAM中，提供一個直接讀出放大電路50作為I/O門。
第四個實施例的操作基本與第五個實施例相同，參照圖9的時間圖，下文將描述它的操作。
在時刻t0，在適當?shù)奈痪€對組中，位線對BLn/Bln(n≠1，2)的一個位線達到電位VCC的電平，另一個達到地電位的電平，保持電漂浮狀態(tài)。
在時刻t1，行地址選通信號/RAS從高電平到低電平的轉換中，在時間t2到t5期間，信號BLEQ提供一個高電平脈沖。
對應由均衡電路14連接的位線時，位線都被驅動到1/2VCC的共用電位的電平，以達到與預充電狀態(tài)相同的狀態(tài)。
由于在信號BLEQ達到高電平以前信號/SOP和SON的非導通狀態(tài)，線S2對達到在線S2P為電位VCC的電平和線V2N為地電位電平的漂浮狀態(tài)。
當信號BLEQ達到高電平時，達到一種漂浮狀態(tài)，由S2線均衡電路S2-EQ耦合線S2。因此，線S2的電位為1/2VCC電平。
根據上面的操作，獲得與位線對和S2線對都被預充電的情況相同的狀態(tài)。
在時刻t7，讀出放大器表現(xiàn)為導通，位線對的電位差被放大。
這里，連接到有故障內存單元部分200的位線對BLE1，/BL1的電位差也被放大，并且執(zhí)行讀出操作。
在時刻t10，讀出放大器開始它到非導通狀的傳送，S2線對再次達到保持與VCC的電位差的漂浮狀態(tài)。
在漂浮狀態(tài)；位線對也保持與VCC的電位差。
雖然位線的電位BL1和/BL1被泄漏電流逐漸降低，保持在t11達到的預定電平。并且沒有泄漏電流流過，和沒有遇到電位電平的進一步減小。
根據本實施例的結構，預充電電源4是不必要的，在閑置狀態(tài)期間功率消耗的增長受到限制。
圖10是根據本發(fā)明第六個實施例，表示DRAM的成份的圖解框圖。
第六個實施例的DRAM與第四個實施例的DRAM有下列兩點區(qū)別。
第一，對每個位線對組單元線S2是不被隔離的。
第二，提供存儲單元的位線對側，可以從由傳輸門60提供的讀出放大器的位線對側被隔離出來。
參照圖11的時間圖，將在下文中描述它的操作。
在時刻t0，信號BLI達到低電平，漂浮門60被關閉。提供存儲單元位線對側從提供讀出放大器的位線對側分隔出來。
存儲單元的位線對側到達漂浮狀態(tài)。由于讀出放大器到達導通狀態(tài)，讀出放大器側的位線對保持VCC的電位差。
讀出放大器處于導通態(tài)，S2線對有線S2P驅動到電位VCC的電平和線S2N驅動到地電位的電平。
在時刻t1，隨著行選通信號/RAS從高電平轉換到低電平，在時刻t3，信號BLI從低電平被拉至高電平。結果，傳輸門60被打開，存儲單元側的位線對被耦合到讀出放大器側的位線對。
在時刻t2，讀出放大器變?yōu)榉菍☉B(tài)。結果，S2線對到達保持電位差VCC的電平的漂浮態(tài)。
在時刻t3到t6期間，以漸進的方式信號BLEQ到達高電平。由均衡電路14，連接到達漂浮態(tài)的位線對，以便使電位達到1/2VCC的電平。
S2P和S2N的S2線對也被由均衡電路8連接起來，產生1/2VCC的電位。
這樣，位線對和S2線對到達與預充電狀態(tài)相同的狀態(tài)。
在時刻t8根據連接到它的存儲單元的存儲信息，讀出放大器變?yōu)閷ǎ糯笪痪€對的電位差。S2線對處于導通態(tài)，在這種狀態(tài)下，線S2P達到電位VCC的電平，并且，線S2N達到地電位的電平。
雖然，連接到有故障的存儲單元部分200的位線BL1和/BL1的電位被泄漏電流降低了，在時刻t13，被確定了電位電平。這之后，沒有泄漏電流。
正如從上面操作者看到的，根據本實施例的結構，不需要預充電電源。也可以限制故障位修復之后，閑置期間的消耗功率的增加。
另外，因為線S2沒被隔離，消除了讀出放大器鎖存能力減少的問題。
根據在圖11表示第六個這個實施例的電路的操作方法，甚至在讀出放大器沒有執(zhí)行存儲單元存儲單元存儲信息的讀/寫的閑置狀態(tài)期間，讀出放大器到達導通態(tài)。
因此，存在形成讀出放大器的晶體管的亞門限值電流流出很小的閑置電流。
為了避免這個問題，必須增加形成讀出放大器的晶體管的門限值電壓。
參照圖12的時間圖，根據本發(fā)明第七個實施例，將描述在閑置期間，使讀出放大器變?yōu)榉菍☉B(tài)的操作方法。
第七個實施例的操作與圖11的操作的區(qū)別在于，當讀出放大器變成導通態(tài)時，根據存儲單元的信息放大位線對的電位差。對于除了時刻t7到t12期間的所有時期，讀出放大器都到達非導通態(tài)。
在本實施例中，也不需要預充電電流。抑制故障位修復后，閑置期間消耗功率的增長。另外，由于線S2沒有被隔離，消除了讀出放大器的鎖存容量減小的問題。
也抑制了由于形成讀出放大器的晶體管的亞門限值電流，在閑置期間產生的電流消耗。
因為，在閑置期間，讀出放大器到達非導通態(tài)，甚至當在讀出放大器有泄漏電流時，閑置電流也不會增加。
圖13是根據本發(fā)明的第八個實施例，表示DRAM成份的圖解框圖。
第八個實施例的DRAM和第六個實施例的DRAM有如下兩點不同。
第一，在存儲單元側均衡電路14接地，而不是讀出放大器側。
第二，均衡電路14由信號BLEQ控制，S2線均衡電路8由信號SEQ控制。
參照圖14的時間圖，下面將描述這個操作。
下面介紹如圖11所示的第六個實施例操作的明顯區(qū)別。
隨著信號BLI從高電平變到低電平，以便能在時刻t12關閉傳輸門60的傳輸，從時刻t13到t16，信號BLEQ以漸近的方式達到高電平。存儲單元側位線的電位(對應圖中的位線BLn/BLn)達到1/2VCC的電平。
在圖11中，由于即使在閑置期間，位線對也保持著VCC的電位差，在存儲單元中位線和存儲節(jié)點之間，常常會產生高的電位差。向位線泄漏存儲單元數(shù)據的可能性增加了。
正如在本實施例中，通過保持位線對的1/2VCC的電平，減少電位差，使泄漏電流減少。更需要指出的是向位線的單元數(shù)據的泄漏量可以被減少。
在第八個實施例電路的如圖14所示的操作方法中，即使在不執(zhí)行存儲單元存儲信息的讀/寫的閑置態(tài)期間，讀出放大器也到達導通態(tài)。
與圖11的操作方法相似，由于形成讀出放大器的晶體管的亞門限電流，存在少量閑置電流的可能性。
參照圖15的時間圖，根據本發(fā)明的第九個實施例，下面將描述閑置期間，把讀出放大器變?yōu)榉菍☉B(tài)的操作方法。
參照圖14的操作，從時刻t13到t16，信號BLEQ和SEQ以推進方式達到高電平，這時，位線對的電位和S2線對的電位處于分別用均衡電路14和S2線均衡電路81/2VCC的電平。驅動信號BLI從高平到低電平的轉換。
因此，在閑置期間，位線對和S2線對都保持著1/2VCC電位的漂浮狀態(tài)。
這樣，抑制了由于形成讀出放大器的晶體管的亞門限電流，而產生的少量閑置電流，對位線的單元數(shù)據的泄漏量也減少了。
另外，回為在閑置期間讀出放大器變?yōu)榉菍☉B(tài)，即使在讀出放大器有泄漏電流時，閑置電流也不會增加。
圖16是根據本發(fā)明的第十個實施例的讀出放大器的電路圖。
如果在閑置期間讀出放大器處于導通態(tài)時，正如在第六個和第八個實施例一樣，盡管p溝道MOS晶體管或n溝道MOS晶體管關閉了，由于晶體管亞門限值電流，存在閑置電流增加的可能性。
參照圖16，假設互連SA的電位達到高電平以及互連/SA電位達到低電平。晶體管Tr2和Tr3被關閉。通過這個晶體管的亞門限值電流，結果使閑置電流從電源到地流向增加。
按照上面的結構，可以采用通過改變在閑置期間的負偏壓電平，減少閑置期間亞門限值泄漏電流的方法，以便此在導通態(tài)期間門限值增高。
圖17表示的是這個操作的時間圖。
當?shù)綍r刻t1建立和在時刻t9之后，讀出放大器達到閑置態(tài)時，在讀出操作期間，n淘汰MOS晶體管的負偏壓VBN被驅動到小于電位Vbb2的Vbb1的電平。
p溝道MOS晶體管的負偏壓VBP被夸大成Vbb1電平比讀出操作的電位Vbb2高。根據上面的操作，在閑置態(tài)期間，減少形成讀出放大器的晶體管的亞門限值泄漏電流。
通過改變負偏壓更改的形成讀出放大器的晶體管的門限值，特別應用到所謂的SOI(絕緣半導體)結構的器件，因為SOI結構的寄生電容遠比GMOS晶體管有效部分的電容小的多。
雖然已經詳細描述和說明了本發(fā)明，但是，還要清楚地認識到，上述的說明和舉例僅是用說明方法，而不是用來限制的方法，由附加的權利要求的形式，限制了本發(fā)明的思想和范圍。
權利要求
1.一種半導體存儲器件，包括以一定數(shù)量的存儲單元列或存儲單元行作為一個存儲單元，執(zhí)行信息讀出/寫入的有許多存儲單元的存儲陣列，其中在上述存儲單元陣列中，許多上述讀/寫單元形成通常的存儲單元陣列，并且在上述存儲單元陣列中，至少有一個所述讀/寫單元形成一個備用存儲單元陣列，當上述通常存儲單元含有故障存儲單元時，替換有關讀/寫單元，上述半導體存儲器件包括根據上述信息的第一邏輯電平，提供第一電位的第一電源，根據上述信息的第二邏輯電平，提供第二電位的第二電源，許多的位線，每個都連接到至少一個上述存儲單元；許多的讀出放大器，每個都連接到所述位線，以便根據上述存儲單元的存儲信息，來提供第一個電位和第二個電位中的一個，其中上述讀出放大器包括供給第一電位的第一電源輸入節(jié)點，供給第二電位的第二電源輸入節(jié)點，上述半導體存儲器件還包括供給第三電位的第三電源，把上述第三電位供給上述存儲單元陣列的每個讀/寫單元的許多電源互連，對應外部控制信號的許多第一開關裝置，用于打開/關閉由上述許多的電源互連供給第三電位的每個上述位線、每個上述第一和第二電源輸入節(jié)點、上述讀出放大器的連接，許多的第二開關裝置，可以分別以非易失方式設置上述許多電源互連和對應的上述許多讀/寫單元之間的連接。
2.根據權利要求1，所述半導體存儲器件，其中對每個上述存儲單元列和存儲單元行作為一對提供上述位線，其中上述每個存儲單元連接到相應位線對的一個位線，其中上述讀出放大器被提供給上述每個存儲單元列或存儲單元行，用來放大每個相應的存儲單元的存儲信息，作為在上述線對之間的電位差，上述半導體存儲器件還包括用于打開/關閉上述第一和第二電位到上述讀出放大器的第一和第二電源輸入引線的各自獨立的連接第一和第二讀出放大器的驅動開關裝置，上述第一和第二讀出放大器的驅動開關裝置中至少有一個提供給每個存儲單元列或存儲單元行單元，其中，上述第一開關裝置包括第一位線均衡電路提供給每個上述存儲單元的列或存儲單元行，用來把上述公共信線對的電位一同耦合到從相應的上述電源互連提供門第三電源的電位，第一讀出放大器預充電電路，提供給上述每個存儲單元列或存儲單元行單元，用來把連接到上述每個讀出放大器的第一電源輸入節(jié)點的互連，和連接到上述每個讀出放大器的第二電源輸入節(jié)點的互連組成的互連對一起連接到由一個相應的電源互連提供的第三電源電位。
3.根據權利要求2所述半導體存儲件，還包括用來把上述存儲單元的存儲信息傳送到外部輸出引線的輸入/輸出的數(shù)據線，把上述輸入/輸出數(shù)據線連接到上述位線對的位線對選擇開關裝置，其中，所述位線對選擇開關裝置包括第一N溝道MOSFET，其源極耦合到上述第一電位，第二N溝道MOSFET，其源極連接到上述第一N溝道的漏極，并且把其漏極連接到上述輸入/輸出數(shù)據線，其中，上述第一N溝道MOSFET和第二個N溝道MOSFET中的一個具有供給外部輸入/輸出控制信號的柵極，另一個具有連接到上述位線的柵極。
4.根據權利要求1的半導體存儲器件中，上述位線以對的形式提供給上述每個存儲單元列和存儲單元行，其中，上述每個存儲單元被連接到相應上述位線對的一個位線，其中，上述讀出放大器被提供給上述每個存儲單元列和存儲單元行，用來放大相應存儲單元的每個存儲信息，作為上述位線對間的電位差，上述半導體存儲器件還包括第一互連，分共連接到至少屬于上述存儲單元行或存儲單元列的兩單元的每個上述讀出放大器第一電源輸入節(jié)點上，用于打開/關閉上述第一互連到第一電源連接的第三讀出放大器驅動開關裝置，與第一互連一起形成一對的第二互連，連接公共到上述每個讀出放大器的第二電源輸入節(jié)點，用來打開/關閉上述第二互連連接到第二電源的第四讀出放大器驅動開關裝置，其中，第一開關裝置包括第二和第三個位線均衡電路，提供給上述每個存儲單元列或行，用來把在上述位線對上的電位公共耦合到對應上述電源互連提供的第三電位，第二個讀出放大器預充電電路，用來把上述第一互連的電位和第二互連的電位耦合到公共的上述第三電位上，上述半導體存儲器件還包括位線對分離開關裝置，它提供給每個上述存儲單元的行和列，使在上述第二和第三位線均衡電路之間按排上述位線對，用來打開/關閉在上述第二位線均衡電路側和第三位線均衡電路側之間的位線對的連接。
5.一種半導體存儲器件，包括以一定數(shù)量存儲單元列或行作為一個單元執(zhí)行信息的讀出和寫入的許多存儲單元的存儲單元陣列，在上述存儲單元陣列中許多的讀/寫單元形成通常存儲單元陣列，在上述存儲單元陣列中至少有一個讀/寫單元形成備用存儲單元陣列，當上述通常存儲單元包括有故障的存儲單元時，替換相關讀/寫單元，上述半導體存儲器件包括根據上述信息的第一邏輯電平，提供第一電位的第一電源，根據上述信息的第二邏輯電平，提供第二電位的第二電源，在信息的讀/寫操作開始之前，在上述第一和第二電位之間在第三電位上保持的一個互連對，并且可以電連接列上述存儲單元，其中在上述存儲單元列或行單元，至少存在一個互連對，提供給每個上述互連對的第一開關裝置響應外部控制信號，用來控制，上述互連對的一個被置為第一電位和另一個被置為第二電位的第一狀態(tài)，以及上述互連時被置為電漂浮狀態(tài)的第二狀態(tài)，提供給每對互連的第二開關裝置；它用來打開/關閉上述互連對之間的連接。
6.根據權利要求5的半導體存儲器件，還包括許多位線，相鄰的每個上述存儲單元的列或行形成一個位線對，許多的讀出放大器，每個都是提供給上述存儲單元的列或行，用來放大每個相應存儲單元的存儲信息，作為上述位線對的電位差，其中，上述讀出放大器包括供給上述第一電位的第一電源輸入節(jié)點，供給上述第二電位和第二電源輸入節(jié)點，至少提供給每個上述存儲單元列或行的第一和第二讀出放大器的驅動開關裝置，用來打開/關閉對應上述第一和第二電位到上述讀出放大器的第一個第二電源輸入引線的連接，其中，上述互連對包括上述位線對，提供給每個存儲單元的列或行單元的電源線對，用來把上述讀出放大器的第一和第二電源輸入節(jié)點連接到上述第一和第二個讀出放大器驅動開關裝置，其中，對應上述位線對的上述第一開關裝置包括在上述第一狀態(tài)，讀出放大器變?yōu)閷☉B(tài)，把上述位線對的一個驅動到第一電位，另一個驅動到第二電位，并且在上述第二狀態(tài)，變?yōu)榉菍☉B(tài)，其中，對上述電源互連對的第一開關裝置包括上述第一和第二讀出放大器驅動開關裝置，使得在第一狀態(tài)變?yōu)閷?，而在第二狀態(tài)變?yōu)椴豢蓪ā?br> 7.根據權利要求6的半導體存儲器件，還包括把上述存儲單元存儲的信息傳送給外部輸出引線的輸入/輸出數(shù)據線，開關裝置把上述輸入/輸出數(shù)據線與上述位線連接，其中，上述開關裝置包括第一個N溝道MOSEFT，其源極耦合到上述第一電位，第二個N溝道MOSFET，其源極連接到上述第一N溝道MOSFET的漏極，并把其漏極連接到上述輸入/輸出數(shù)據線，其中，上述第一和第二N溝道MOSFET中的一個具有提供外部輸入/輸出控制信號的柵極，另一個具有連接到上述位線的柵極。
8.根據權利要求5的半導體存儲器件，還包括許多的位線時，在這些對中提供給每個上述存儲單元列或行的每一個對，位線對的一個位線被連接到對應的上述存儲單元的每一個，許多的讀出放大器，每個被提供給每個上述存儲單元列或行，用來放大每個對應存儲單元中的存儲信息，作為在上述位線對之間的電位差，其中，上述讀出放大器包括上述第一電位提供給的第一電源輸入節(jié)點，上述第二電位提供給的第二電源輸入節(jié)點，其中，上述互連對包括上述位線對，其中，對應上述位線對的第一開關裝置，包括在第一個狀態(tài)達到導通態(tài)的第一讀出放大器，它把上述位線對的一個位線驅動到上述第一個電位，另一個驅動到上述第二個電位，并且在第二狀態(tài)達到非導通態(tài)，上述半導體存儲器件還包括第一互連，把上述讀出放大器的每一個共同連接到第一電流輸入節(jié)點，它至少屬于上述存儲單元列或存儲單元行的兩個單元，第三讀出放大器驅動開關裝置，它打開/關閉連接到上述第一電源的上述第一互連，第二互連，它與上述第一互連形成一對，共同連接到上述每個讀出放大器的第二電源輸入節(jié)點，第四讀出放大器驅動開關設備，它打開/關閉上述第二互連連接到上述第二電源，讀出放大器預充電裝置，它在上述存儲單元信息的讀/寫操作開始前，打開/關閉在上述第一和第二互連之間的連接，位線對分離開關裝置，在連接到上述存儲單元側和上述讀出放大器側之間，打開/關閉提供上述第二開關裝置的上述位線對的連接。
9.根據權利要求8的半導體存儲器件的操作方法，包括第一步，在第一狀態(tài)，設置上述讀出放大器把上述位線的一個位線對驅動到第一電位，把位線的另一個位線驅動到第二電位，使上述第二開關裝置變?yōu)椴粚?，使得上述第三和第四讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)閷?，把第一和第二互連分別置為第一和第二電位，分別把讀出放大器的預充電裝置變?yōu)椴豢蓪ǎ痪€對隔離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，第二步，響應上述把讀出放大器置為第二狀態(tài)的外部控制信號，使上述位線對驅動到電漂浮狀態(tài)，把上述第二開關裝置變?yōu)榭蓪顟B(tài)，使上述位線對的電位置為第三電位，把上述第三和第四讀出放大器驅動開關裝置都置為不可導通，使得上述第一個和第二個互連置為電漂浮狀態(tài)，把上述讀出放大器預充電裝置變?yōu)榭蓪顟B(tài)，使上述第一個和第二個互連置為第三個電位，使上述位線對隔離開關裝置變?yōu)榭蓪?。第三步，響應把上述讀出放大器置為第一狀態(tài)的外部控制信號，以便根據存儲單元的存儲信息把上述位線對的一個驅動到第一個電位，把另一個驅動到第二個電位，把上述第二個開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，把上述第三個和第四個讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)榭蓪?，以便把第一個和第二個互連分別置為第一個和第二個電位，把上述讀出放大器預充電裝置變?yōu)椴豢蓪?，把上述位線對隔離開關裝置置為可導通狀態(tài)，第四步，響應上述外部控制信號，把上述位線對隔離開關裝置變?yōu)椴豢蓪ǎ员闶沟蒙鲜霭雽w存儲器件設置為與上述第一步相同的狀態(tài)。
10.根據權利要求8的半導體存儲器件的操作方法，包括第一步，設置上述讀出放大器達到上述第二狀態(tài)，以便把位線對置為電漂浮狀態(tài)，把上述第二個開關裝置變?yōu)椴豢蓪ǎ焉鲜龅谌齻€和第四個讀出放大器驅動開關裝置都置為不可導通，以便使第一個和第二個互連置為電漂浮狀態(tài)，把上述讀出放大器預充電裝置置為不可導通，把上述位線對隔離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，第二步，響應上述外部控制信號，讓讀出放大器處于第二個狀態(tài)，位線對仍處于電漂浮狀態(tài)，使得上述第二個開關裝置變?yōu)榭蓪?，以便把上述位線對電位置為第三個電全，讓第三個和第四個讀出放大器驅動開關裝置仍為不可導通，以便使第一個和第二個互連仍處于電漂浮狀態(tài)，上述讀出放大器預充電裝置仍為可導通，讓上述第一個和第二個互連置為第三個電位，使位線對隔離開關裝置變?yōu)榭蓪?，第三步，響應上述外部控制信號，把上述讀出放大器置為第一狀態(tài)，以便根據存儲單元的存儲信息把上述位線對中的一個驅動到上述第一個電位，另一個驅動到上述第二電位，把上述開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，使得上述第三個和第四個讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)榭蓪?，以便分別把第一個和第二個互連置為第一個第二個電位，把上述讀出放大器預充電裝置都置為不可導通，讓上述位線對隔離開關裝置處于可導通，第四步，響應上述外部控制信號，把上述讀出放大器置為第一狀態(tài)，以便使上述位線對處于漂浮狀態(tài)，使上述第二個開關裝置處于不可導通，讓上述第三個和第四個讀出放大器驅動開關裝置都為不可導通，以便把上述第一個和第二個互連置為電漂浮狀態(tài)，使得上述讀出放大器預充電裝置保持不可導通，把上述位線對隔離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，以便把上述半導體存儲器件設置為與上述第一步相同的狀態(tài)。
11.根據權利要求5，半導體存儲器件還包括許多的位線時，相鄰的兩個形成存儲單元行或列的位線對，許多的讀出放大器，為放大每個相應存儲單元的存儲信息，作為上述位線對電位差，每個都提供給每個上述存儲單元列或行，其中上述讀出放大器包括供給上述第一電位的第一電源輸入節(jié)點，供給上述第二電位的第二電源輸入節(jié)點，其中上述線連對包括上述位線對，其中對應上述位線對的上述第一個開關裝置包括上述讀出放大器，讀出放大器在第一狀態(tài)變?yōu)閷?，把上述位線對中的一個驅動到第一個電位，并且把另一個驅動到上述第二個電位，在第二個狀態(tài)變?yōu)榉菍☉B(tài)(截止)，上述半導體存儲器件還包括第一互連，在公共第一個電源輸入節(jié)點連接至少有兩個屬于上述存儲單元列或行單元的每個讀出放大器，第五讀出放大器驅動開關裝置，用來打開/關閉上述第一個互連到第一電源的連接，由第一互連形成一個對的第二個互連，它被連接到每個上述讀出放大器的公共第二個電源輸入節(jié)點，第六個讀出放大器驅動開關裝置，用來打開/關閉上述第二互連到第二個電源的連接，讀出放大器預充電裝置，用來在上述存儲單元的存儲信息的讀/寫信息開始之前，在上述第一和第二互連之間打開/關閉連接，位線對隔離開關裝置，用在提供上述存儲單元及上述第二個開關裝置的第一側和提供上述讀出放大器的第二側之間打開/關閉位線對的第一側的連接。
12.根據權利要求11半導體存儲器件的操作方法，包括第一步，把上述放大器置為第一狀態(tài)，使得位線對分離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?；把第一側的上述位線對的位線都置為第三個電位，并且在上述位線對的第二側，上述位線對的一個置為第一個電位，另一個置為第二個電位，使得上述第二個開關裝置變?yōu)椴豢蓪ǎ皇沟蒙鲜龅谖鍌€和第六個讀出放大器驅動開關裝置都置為可導通，以便使上述第一個和第二個互連分別置為第一個和第二個電位，上述讀出放大器的預充電裝置變?yōu)椴豢蓪?，第二步，響應上述外部控制信號把上述讀出放大器置為第二狀態(tài)，使位線對置為電漂浮狀態(tài)；讓上述位線對隔離開關裝置變?yōu)榭蓪?，上述第二個開關裝置變?yōu)榭蓪?，使得上述第一和第二側的位線對的電位都置為第三個電位；讓第五個和第六個讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)椴豢蓪?，以便使第一個和第二個互連置為電漂浮狀態(tài)；把上述讀出放大器預充電裝置變?yōu)榭蓪ǎ员惆训谝粋€和第二個互連置為第三個電位第三步，響應上述外部控制信號，這個控制信號把上述讀出放大器置為第一狀態(tài)，并且使位線對隔離開關裝置保持可導通狀態(tài)，以便根據上述存儲單元的信息，在上述位線對的第一和第二側把上述位線的一個電位驅動到第一電位，另一個驅動到第二電位；把上述第二開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，把第五個和第六個讀出放大器的驅動的開關裝置都變?yōu)榭蓪?，把上述第一和第二互連分別置為上述第一和第二電位；把上述讀出放大器預充電裝置變?yōu)椴豢蓪?，第四步，響應上述外部信號，這個外部信號使讀出放大器保持第一狀態(tài)，使位線對隔離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?；使上述第二個開關裝置變?yōu)榭蓪?，以便在位線對的第一側，將位線對的位線都置為第三電位，并且在位線對的第二側，將位線對的一個位線置為第一電位，另一個置為第二電位；把第五個和第六個讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)榭蓪?；以使上述第一個和第二個互連分別置為第一個第二個電位，并且使讀出放大器預定電裝置保持不可導通狀態(tài)，第五步，響應上述外部控制信號，這個外部控制信號把上述第二個開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，以便把上述半導體存儲器件置為與第一步相同的狀態(tài)。
13.根據權利要求11半導體存儲器件的操作方法，包括第一步，把上述讀出放大器置為第二狀態(tài)，以便使上述位線對處于電漂浮狀態(tài)；把位線對分離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，以便把上述位線的電位都置為上述線對的第一和第二側的第二電位，使上述第二開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，使上述第五個和第六個讀出放大器裝置都變?yōu)椴豢蓪ǎ员銓⒌谝粋€和第二個互連都置為電漂浮狀態(tài)作為第三個電位，把讀出放大器的預充電裝置變?yōu)椴豢蓪?，第二步，響應上述外部控制信號，這個控制信號，使上述讀出放大器保持第二狀態(tài)，以便使上述位線對保持電漂浮狀態(tài)，讓上述位線對隔離開關裝置變?yōu)榭蓪?，把上述第二開關裝置變?yōu)榭蓪?；讓第五個和第六個讀出放大器驅動開關裝置都保持不可導通，以便使上述第一和第二個互連仍處于電漂浮狀態(tài)；使上述讀出放大器預充電裝置變?yōu)榭蓪?，第三步，響應上述外部控制信號，這個外部控制信號把讀出放大器置為第一狀態(tài)，并且使上述位線對隔離開關裝置保持可導通，以便根據存儲單元的存儲信息，把上述位線對的一個位線驅動到第一電位，另一個驅動到第二電位；使上述第二開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，使上述第五個和第六個讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)榭蓪ǎ员惆焉鲜龅谝粋€和第二個互連都分別置為第一個和第二個電位；使上述讀出放大器變?yōu)椴豢蓪?，第四步，響應上述外部控制信號，這個外部控制信號把上述讀出放大器置為第二狀態(tài)，以便把上述位線對置為電漂浮狀態(tài)；使位線對隔離開關裝置保持可導通，使上述第二開關裝置變?yōu)榭蓪?，以便把上述第一和第二側的位線對都置為第三電位；使上述第五和第六個讀出放大器驅動開關裝置都變?yōu)椴豢蓪?，以便把上述第一個和第二個互連置為電漂浮狀態(tài)；使上述讀出放大器預充電裝置變?yōu)椴豢蓪?，把上述第一和第二個互連置為第三個電位，第五步，響應外部控制信號，這個外部控制信號使上述第二個開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，使讀出放大器預充電裝置變?yōu)椴豢蓪ǎ股鲜鑫痪€對隔離開關裝置變?yōu)椴豢蓪?，以便把上述半導體儲器件置為與第一步相同的狀態(tài)。
14.根據權利要求8的半導體存儲器件，還包括偏壓裝置，在這個裝置中，形成讀出放大器的MOS晶體管的反饋偏壓(backbias)被改變或在不執(zhí)行讀/寫操作的情況下，門限值增加的這一側。
15.根據權利要求11的半導體存儲器件，還包括偏壓裝置，在這個裝置中，形成讀出放大器的MOS晶體管的反饋偏壓被改變成在不執(zhí)行讀/寫操作的情況下，門限值增加的這一側。
全文摘要
在讀/寫操作中，用備用位線對組(100)替換了包括有故障存儲單元(200)的位線對組(100)。對每個位線對組，通過互連V
文檔編號G11C11/401GK1135644SQ95120110
公開日1996年11月13日 申請日期1995年12月27日 優(yōu)先權日1994年12月28日
發(fā)明者筑出正樹, 有本和民 申請人:三菱電機株式會社